Тэг: бестопливный генератор

На главной странице странице сайта ссылка на диалог Дмитрия (админ RealStrannik'a) с Виктором Сорокой, который объясняет принцип работы генератора Тариэля Капанадзе. Меня больше заинтересовало место где он рассказывает про механический генератор.

Несколько дней ходил и анализировал то, что он сказал. Пришел к выводу, что никаких противоречий в его словах нет.
Рассмотрим подробней то о чем он говорил. И так у нас есть три главных элемента нашего генератора:
1. Электродвигатель переменного или постоянного тока, это не важно. Параметры его следующие: 1500 об/мин, мощность на валу 1 кВт.
2. Генератор переменного или постоянного тока, это тоже не важно. Параметры его следующие: 150 об/мин, 10 кВт выдаваемой мощности.
3. Механический редуктор с коэфициентом редукции 1:10.

Все параметры взяты условно, для простоты расчетов. Так же договоримся, для простоты расчетов не учитывать потери редуктора и КПД двигателя и генератора. Теперь считаем. Электродвигатель при 1500 об/мин может выдать на валу 1 кВт механической мощности, столько же он возьмет из сети электрической мощности, с допущениями выше. После редуктора число оборотов упадет и станет 1500:10=150 об/мин, и, как следствие, мощность на валу редуктора увеличится и станет 1х10=10 кВт механической мощности. Т.е. мы проиграли в количестве оборотов, но выиграли в мощности. Закон сохранения энергии не нарушился. Далее мы подаем эту механическую мощность на вал генератора. При 150 об/мин и механической мощности на валу 10 кВт мы получаем на выходе 10 кВт электрической мощности.

Что мы имеем. Если брать механическую часть то мы видим, что закон сохранения энергии соблюдается. Мы потеряли в количестве оборотов, но выигарли в мощности. Если брать электрическую часть то тут закон сохранения не выполняется 1 кВт на входе и 10 кВт на выходе. Думаю тут противоречий не должно быть, так как мы не учитываем преобразование энергии. У нас получается следующая цепочка Электрическая энергия - Механическая энергия - Электрическая энергия. Именно в механической части мы получили увеличение механической мощности при том, что закон сохранения энергии в этой части не нарушился! Он не выполняется во всей системе, при том, что в отдельно взятых частях (электродвигатель, редуктор, генератор) он выполняется.

Раньше я обдумывал возможность работы такого генератора, но у меня в голове был маленький тормоз. Я не знал о существовании генераторов с малыми оборотами. Вернее как-то мельком попадалась эта информация, но я про нее тут-же забывал. Такие генераторы применяются в ветроэнергетике на "ветряках". Есть еще менее быстроходные 75 об/мин.
Небольшое дополнение. Смотрим что у нас происходит в системе, смотрим таблицу ниже:

Элетродвигатель Редуктор Генератор
Обороты 1500 об/мин 150 об/мин 1/10
Мощность 1 кВт 10 кВт


Теперь если мы перемножим параметры обороты и мощность для электродвигателя и генератора то увидим, что 1500х1=150х10 , т.е. закон сохранения энергии работает.

Что получается в механическом. Высокие обороты маломощного электродвигателя мы преобразуем в малые обороты и большую мощность электрогенератора, это преобразование у нас происходит с помощью редуктора. Но мы не преобразуем электрическую энергию напрямую. Для этого сначала электрическая энергия преобразуется в механическую, затем механическая преобразуется назад в электрическую, но уже большей мощности! Как же так получилось? Очень просто, с помощью редуктора и "закона рычага". "Закон рычага" очень прост - выигрывая в одном мы проигрываем другом. Т.е. проигрывая в оборотах мы выигрываем в мощности, например 1500 об/мин 1 кВт преобразуем в 150 об/мин 10 кВт. "Закон рычага" сработал, мы проиграли в оборотах, но выиграли в мощности, а это нам и надо было! Что у нас получается? Мы увеличиваем электрическую энергию с помощью механической, т.е. ипользуем механическую энергию в качестве посредника. Кто внимательно читал заметил, что увеличение механической мощности на валу генератора на 1 кВт приведет к увеличению мощности на валу электродвигателя всего на 100 Вт, действует все тот же "закон рычага", только в обратном порядке.

Т.е. в нашей системе редуктор выполняет роль преобразователя. Что же он у нас преобразует? Он преобразует высокие обороты и малую мощность электродвигателя в малые обороты и большую мощность генератора. В данной установке редуктор является ключевым элементом. Что такое обороты? Это круговая частота вращения вала.

Про круговую частоту я не спроста вспомнил. Заменим кругову частоту вала на электрическую частоту сигнала, смотрим таблицу ниже:

Генератор 1 Преобразователь Генератор 2
Частота 15000 Гц 50 Гц 1/300
Мощность 10 Вт 3000 Вт


Что мы видим? То же, что и с механическим генератором. У нас есть первый генератор, у котрого высокая частота и малая мощность. С помощью преобразователя мы уменьшили частоту и увеличили мощность на втором генераторе. Закон сохранения то же выполняется 15000х10=50х3000. Ключевой элемент в этой установке это преобразователь, это электрический аналог механического редуктора.

Теперь вспомните знаменитую доску Дональда Смита, ничего вам не напоминает? Высокая частота и малая мощность на входе и низкая частота и большая мощность на выходе. Вся его система это некий преобразователь частоты, в котором используется "закон рычага". Только как по мне этот преобразователь выполнен как-то сложно и коряво. И еще вспомните слова Тариэля про рычаг, о котором он говорит в своей установке.

Установка Смита чрезвычайно похожа на генератор Капанадзе, поэтому я не смог пройти мимо и выкладываю объяснение Валерианова касательно принципа работы устройства. Я не могу на 100% согласиться, что это правильный подход, но общие моменты и полезности можно отсюда любезно позаимствовать...



Надо делать устройство, которое периодически (в нашем случае с частотой повторения 35 КГц)импульсами длительностью менее 1 мкс подзаряжает конденсатор С1, которой потом в течение нескольких периодов поддерживает свободно затухаемые колебания контура L1C1.Подстройка контура L1C1 под частоту повторения ударных импульсов сводится лишь к устранению фазовых искажений между частотой свободных колебаний контура и частотой накачки. Слабая связь между катушками L1 и L2 и L3 является вынужденной и обусловлена тем, что при нагрузке на катушках L2 и L3 начинает неизбежно уходить частота свободных колебаний контура L1C1, что приведет к расстройке синхронизации с накачивающими импульсами. Как только мы заведем обратную связь от частоты контура L1C1 к генератору накачки, так сразу получим устройство, мощность которого не зависит от нагрузки. (kapgen - собственно наличием такой системы управления отличает генератор Капанадзе от других безуспешных попыток его повторения)
Отвечу только, что пока топчусь на рубеже КПД около 600%. Обусловлено это прежде всего требованиями с C1. У него должна быть очень маленькая собственная индуктивность. Ну и, естественно, он должен выдерживать очень большой импульсный ток накачки. Отсюда понятны и требования к высоковольтному источнику накачки. Сразу не обязательно работать с источником в 3 КВ. Достаточно 500 - 600 вольт. Но КПД при этом не получается более 150 %. Почему - не знаю. Сам делаю очень просто - модулирую генератором с перестраиваемой частотой выходную часть стабилизированного источника постоянного тока с регулируемым выходным напряжением 200 - 3000 В и защитой от перегрузки по току в районе 20 мА. Схемотехника абсолютна не важна. Важно только правильно организовать ударное возбуждение контура L1C1.

При правильной запитке оно просто начинает давать КПД явно намного больше 100 процентов. Все тупо. Настраиваете сначала контур L1C1 под частоту накачки. Частота контура в несколько раз выше частоты накачки. В моем случае - 7 раз. Потом начинаете нагружать выходные катушки L2L3. в какой-то момент почувствуете, что контур L1C1 начал расстраиваться. Вот тут и стоит по частоте подстроить генератор накачки. Аномально высокий КПД у меня начинает получаться при длительности импульса накачки менее 1 мкс. Чем меньше длительность импульса, тем выше КПД. Тем больший по амплитуде импульс накачки вы можете подать. Защитой от перенапряжения на С1 у вас, естественно, будет L1. Повышаем плавно напряжение накачки вплоть до максимального рабочего напряжения С1.
Я все эксперименты провожу сугубо от источника в виде автомобильного аккумулятора. Надоело попадать под сетевое напряжение. Аккумулятор по мере необходимости подзаряжаю. Выходная мощность, естественно, измеряется на чисто резистивной нагрузке после выпрямления напряжения. Потому КПД определяется легко. По соотношению постоянных токов и напряжений на входе и выходе устройства. Видеоматериалам не доверяю. Достаточно посмотреть по ТНТ братьев Сафроновых. Особого смысла в самозапитке не вижу. Автор прав. При определенных условиях можно навести зарядный ток прямо на аккумулятор. Не спрашивайте, как. Это не есть самоцель. Но это уже сделано. Последняя подсказка. Конденсаторы на выходной катушке предназначены только для того, чтобы от резонанса холостого хода на одной половине катушки при присоединении нагрузки срабатывал резонанс второй половины катушки. Посему никакой особой роли эти конденсаторы не играют. И их можно смело убирать, если вы подстраиваете частоту генератора накачки.

Я не использую трансформаторы на выходе генератора накачки. По той простой причине, что не смог сделать короткие импульсы для зарядки С1. Использую источник постоянного тока. Модулирую выходное напряжение высоковольтным транзистором.. Сам импульс должен быть меньше 1 мксек. А вот частота контура L1C1 должна быть кратной периоду колебаний генератора накачки. Так, например, если вы сделали устройство накачки с периодом колебаний, соответствующим 30 КГц, то очень удобной частотой резонанса контура L1C1 будет 210 КГц (7-ая гармоника). Для импульсов 35 КГц соответственно 245 КГц.Все предельно просто. воздействие на параллельный контур L1C1 осуществляется через конденсатор, подключенный последовательно к импульсному источнику высокого напряжения. напряжение известно. время воздействия известно. высчитываем емкость. никакого КЗ в принципе быть не может.

Вопрос. Как сравнительно "медленным" генератором осуществить накачку высокочастотного контура. Ответ - разрядником. Он даст при разряде очень крутой импульс. И этот процесс будет происходить сравнительно редко (один раз на 5-7 периодов колебаний контура L1C1). Что еще должен обеспечить разрядник? Он должен "просадить" выходную часть неоника. Все вместе дает весьма примитивный и относительно ненадежный с точки зрения запуска системы аналоговый способ решения следующей задачи, которая, кстати, хорошо описана у автора в части его рассуждений относительно качелей. Итак требования к узлу накачки контура. Узел должен синфазно "подталкивать" контур в его колебаниях Это делается один раз за несколько периодов свободных колебаний контура L1C1. В моем случае это делается один раз за 7 периодов. У автора вроде как за 5. Я себе могу позволить более редкую накачку только по той простой причине, что мой способ намного точней. И по этой причине потери в генераторе накачки намного меньше. Теперь о величине длительности накачки. Предположим, что частота собственных колебаний контура L1C1 250 КГц. Это я предположил только для того, чтобы период колебаний составил 4 мксек. Очевидно, что потенциал верхнего вывода контура L1C1 по отношению к нижнему изменяется по синусоидальному затухающему закону, то есть принимает положительные и отрицательные значения в диапазоне от - до + от максимального значения потенциала накачки. Чтобы не заморачиваться мостовыми схемами будем воздействовать на контур только в тот момент, когда потенциал верхнего вывода контура растет от 0 до + максимального значения. Очевидно, что это время будет равно 1 мксек. Итак, генератор накачки должен один раз в 30 мксек выдавать синфазный импульс накачки контура длительностью 1 мксек. Смогут ли приведенные Вами схемы сделать это? Очевидно, что нет. Что делать? Либо создавать цифровой генератор накачки с периодом 30 мксек (35 КГц) и длительностью импульса накачки 1 мксек? Возможно ли это технически на сегодняшний день? Более чем. Второй путь - возиться со схемами аналогового неоника и разрядника. И мучиться с их тонкими настройками. Лично у меня путь создания цифрового генератора занял времени раз в 10 меньше, чем возня с неониками.

и еще. для любителей самозапитки. упаси вас бог организовывать цепи обратной связи по питанию в системах без насыщения силовых элементов.

еще раз повторюсь. пропуски в периодах накачки обусловлены не малой мощностью генератора накачки, а тем обстоятельством, что именно в момент свободных колебаний на катушках подобного типа появляется аномальная энергия. по моим наблюдениям это не сильно связано с мощностью генератора накачки, а с амплитудой накачки.
про игольчатые импульсы читать вообще странно. какие уж тут игольчатые импульсы, когда раз в 7 периодов колебаний контура L1C1 в течение четверти периода колебаний на участок синусоиды длительностью 1 мксек накладывается прямоугольный импульс длительностью 1 мксек. по поводу рабочих напряжений. я пока все больше работаю с напряжениями около 1500 вольт. так реже транзисторы выгорают. полезная мощность на выходе около 60 вт. средняя потребляемая мощность 10 Вт. что касается фронтов управляющих импульсов. нет проблем сделать фронты импульсов 10 или даже 5 нсек. только для наших целей особого смысла в этом нет. и паразитные гармоники мешают.